Výkonnost LED žárovek a jejich požadavky

úvodní

Používání LED diod v osvětlení rychle roste. V celosvětovém měřítku využívá moduly LED přibližně 1/3 až 1/2 všech komerčních, průmyslových a venkovních svítidel.Potenciál úspory energie LED přesahuje 50%, což v kombinaci s dlouhou životností svítidel LED výrazně snižuje náklady na provoz a údržbu. Výsledkem je kratší doba návratnosti LED a projekty osvětlení se více přiklánějí k volbě této ekologicky šetrné osvětlovací technologie.

V posledních letech byl přechod trhu na LED osvětlení mnohem rychlejší, než předpokládal výzkum. Někdy je obtížné udržet krok s vývojem nových norem v oblasti elektroniky a osvětlení a neustále se aktualizuje několik norem. Pro rozhodovací orgány a uživatele je důležité porozumět technologii, výkonu a normám LED osvětlení, aby si mohli vybrat kvalitní LED osvětlení. To zákazníkům umožní nejen rychleji vybrat správné svítidlo pro jejich potřeby, ale také zajistit, aby vybrané nové řešení osvětlení splňovalo příslušné normy a požadavky na osvětlení.

Normy požadavků na výkon LED světelných zdrojů a svítilen

V oblasti LED osvětlení je důležité určit hlavní parametry LED svítidel a pochopit význam jednotlivých parametrů. Obecným pravidlem v EU je, že elektrická zařízení (včetně svítidel) mohou být uváděna na trh a prodávána pouze tehdy, pokud splňují základní požadavky příslušných evropských směrnic (převedených do národních právních předpisů). Světelné zdroje (svítidla, moduly) a svítidla podléhají směrnici o nízkém napětí, směrnici o elektromagnetické kompatibilitě (EMC), směrnici o výrobcích spojených se spotřebou energie (ErP) a směrnici o obecné bezpečnosti výrobků. Proto musí tyto výrobky (včetně pouličních svítidel, reflektorů, osvětlení stadionů a vnitřního osvětlení) splňovat požadavky na EMC, EMP, ekologický design a další požadavky.

Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) vypracovala výkonnostní normy pro LED svítidla a LED moduly.Výkonnostní normy pro LED výrobky definují kritéria kvality a specifikují dohodnuté společné podmínky měření. Všichni, kdo se podílejí nebo působí v odvětví LED, tak mají k dispozici základ pro porovnávání a hodnocení výkonnosti LED svítidel. Tento článek vychází z následujících norem pro LED svítidla a LED moduly.

IEC 62722-1:2014 Výkonnost světelných zdrojů Část 1: Obecné požadavky.

IEC 62722-2-1:2014-11 Výkonnost svítidel Část 2-1: Zvláštní požadavky na LED svítidla.

IEC 62717:2014-12+AMD:2015 Požadavky na výkonnost LED modulů pro všeobecné osvětlení.

IEC 62031:2020 LED moduly pro všeobecné osvětlení. požadavky na výkonnost LED svítidel přímo souvisí s ustanoveními normy pro LED moduly, proto by se při hodnocení LED osvětlovacích systémů měla brát v úvahu i tato norma.

IEC 62778:2014 Posouzení nebezpečí modrého světla pro všechny výrobky pro osvětlení.

IEC 13032-1:2004, IEC 13032-2 a IEC 13032-4:2015 Světlo a osvětlení: rozložení světla a světelný tok.

Základní požadavky na výkon

Jmenovitý příkon LED svítidel (ve wattech)

Pokud svítidlo používá vyměnitelné moduly/žárovky LED, musí být uveden jmenovitý příkon a počet modulů LED. U svítidel využívajících moduly LED musí být jmenovitý příkon uveden ve specifikacích svítidla.

Za podmínek jmenovitého napětí, jmenovité teploty okolí Ta a světelného toku (světelného výkonu) 100% po tepelné stabilizaci nesmí měřený příkon (W) svítidla LED překročit 10% deklarovaného jmenovitého příkonu. Pokud je jmenovitý příkon <10 W, měl by být přesný na jedno desetinné místo. Pokud je jmenovitý příkon ≥ 10 W, měl by být deklarován na celé číslo.

U svítidel využívajících technologii konstantního světelného toku se jmenovitý příkon LED osvětlení deklaruje na začátku a na konci životnosti svítidla LxBy nebo na základě průměrné životnosti svítidla Lx.

Jmenovitý světelný tok LED svítidel (v lumenech)

V případě LED svítidel musí být v dokumentaci k výrobku uveden jmenovitý světelný tok (lumeny). Obvykle se jedná o počáteční světelný tok nového svítidla za konkrétních provozních podmínek. Jmenovitý světelný tok svítidla lze určit vhodnou výpočtovou metodou. Naměřená hodnota počátečního světelného toku svítidla nesmí být menší než 10% zveřejněného jmenovitého světelného toku. Pokud není uvedeno jinak, jsou deklarované hodnoty celkového světelného toku pro LED svítidla založeny na okolní teplotě 25 °C. Další informace o stanovení hodnot světelného toku (tzv. absolutní určení svítivosti) naleznete v normě EN 13032-4.

Výkon a světelný tok

Světelná účinnost svítidel LED (jednotka: lm/W)

Světelná účinnost svítidel LED se vztahuje k poměru světelného toku vyzařovaného svítidlem a spotřebovaného výkonu (jednotka: lumen/watt), měřeno v lumenech na watt (lm/W) (metoda výpočtu lumenů). Jedná se o míru účinnosti světelného zdroje při produkci viditelného světla. Obecně platí, že čím vyšší je světelná účinnost, tím více může svítidlo osvětlit cílovou plochu při nižším výkonu. Pro hodnocení výkonu svítidla však často nestačí brát v úvahu pouze světelnou účinnost, protože světelný tok svítidla zahrnuje také rozptýlené světlo, které se na osvětlení cílové plochy nepodílí. Například u úzkopaprskových reflektorů a pouličních svítidel je důležité zohlednit nejen světelnou účinnost, ale také rozložení svítivosti; podrobnosti viz níže.

Rozložení svítivosti svítidel LED

Rozložení intenzity světla se stanoví pomocí goniofotometru a zaznamená se do dokumentu návrhu osvětlení (IES nebo LDT). Prostorové rozložení intenzity světla ze světelného zdroje nebo svítidla je znázorněno křivkou rozložení intenzity světla. Na obrázku níže je vlevo znázorněno rozložení intenzity světla vnitřního svítidla a vpravo pouličního osvětlení. Průřez na svislé ose je znázorněn křivkami rozložení intenzity světla (IDC) v rovině C s příslušným úhlem vyzařování γ. Tyto křivky musí být znázorněny v polárních souřadnicích, aby byly v souladu s normou EN 13032-2. Hodnoty intenzity světla jsou vyjádřeny v kandelách (cd) nebo kandelách na tisíc lumenů (cd/klm).

Rozložení světla nebo rozložení intenzity světla

Udržovací poměr světelného toku

Údržba světelného toku popisuje pokles světelného toku v průběhu času v důsledku stárnutí svítidla během běžného provozu (nezahrnuje účinky vnějších faktorů, jako jsou nečistoty, optika a lehké sklo). Je definována jako poměr poklesu světelného toku k původnímu světelnému toku. U venkovního osvětlení se poměr zachování světelného toku měří na úrovni svítidla. Poměr zachování světelného toku bude stanoven na základě jmenovité životnosti svítidla a bude poskytnut výrobcem v souladu s IEC 62722-2-1:2014. Například střední doba životnosti Lx se rovná době trvání projektu. Střední doba života L90 = 100 000 hodin znamená, že zbývající světelný tok po 100 000 hodinách je 90% původního světelného toku, což vede k poměru udržení světelného toku = 0,90.

souřadnice barev

Souřadnice chromatičnosti je objektivní měřítko kvality barvy, nezávislé na jasu. Chromatičnost se skládá ze dvou samostatných parametrů, často označovaných jako odstín (h) a barva (s), přičemž druhý z nich je známý také jako sytost, chromatičnost, intenzita nebo čistota vybuzení. Veličiny těchto parametrů se řídí trichromatickým viděním většiny lidí, které předpokládá většina naučných modelů barev.

Chromatický diagram je graf zobrazující všechny možné barvy. Každá barva je definována dvojicí číselných souřadnic: chromatickými souřadnicemi. Pomocí chromatického grafu můžeme zjistit, jak se mísí různé barvy světla. Body na okrajích křivek v grafu jsou čisté spektrální barvy: barvy duhy. Čára mezi libovolnými dvěma body v grafu znázorňuje všechny barvy, které mohou vzniknout smícháním těchto dvou barev. Jakoukoli barvu v diagramu lze tedy získat jejím smícháním různými způsoby. Pouze barvy na okrajích diagramu jsou jedinečné barvy. Pokud tuto myšlenku rozšíříme na míchání tří barev, dostaneme trojúhelník. Tento trojúhelník se nazývá barevný gamut. Barevný gamut zobrazuje všechny barvy, které lze získat smícháním barev ve třech rozích. Hrany barevného gamutu jsou barvy, které lze získat smícháním dvou barev v koncových bodech.

Elipses de MacAdam

vlastnost vykreslování barev

Podání barev je vyjádřeno indexem podání barev (Ra). Přestože světelné zdroje mohou vyzařovat stejnou barvu světla, mohou existovat rozdíly v podání barev světelného zdroje v důsledku rozdílů ve spektrálním složení světelného paprsku. Proto byl zaveden obecný index podání barev Ra, který poskytuje stupnici pro objektivní určení vlastností podání barev světelného zdroje. Udává míru shody mezi vnímanou barvou objektu pod konkrétním světelným zdrojem a jeho vzhledem pod referenčním světelným zdrojem. Podle normy EN 12464-1 by se světelné zdroje s indexem podání barev nižším než 80 neměly používat na pracovištích, kde se lidé zdržují delší dobu. Hodnota indexu podání barev Ra nad 90 je obecně považována za velmi dobrou, zatímco hodnota Ra mezi 80 a 90 je označována jako dobrá.

barevné provedení

tolerance barev

Barevnou toleranci lze přesně definovat pomocí souřadnic x a y v barevném diagramu CIE. v roce 1942 provedl vědec McAdam (McAdam) pokusy s 25 barvami pomocí korelovaných barevných teplot, změřil přibližně 5 až 9 protikladů každého barevného bodu a zaznamenal dva body, které bylo možné od sebe odlišit, když byl barevný rozdíl. Výsledkem byla řada teorií různých velikostí a délek známých jako McAdamovy elipsy: teorie McAdamovy elipsy. McAdamova elipsa je oblast barevného diagramu CIE, která obsahuje barvu, kterou lidské oko nedokáže odlišit od barvy ve středu elipsy. Obrys elipsy představuje rozlišitelnou barvu. McAdamovy elipsy se obvykle zvětšují, například na trojnásobek, pětinásobek nebo sedminásobek původního průměru. Tyto tří-, pěti- nebo sedmistupňové McAdamovy elipsy se používají k rozlišení dvou světelných zdrojů, kde “krok” představuje rozsah barevných rozdílů. Světelný zdroj s třístupňovou McAdamovou elipsou vykazuje menší odchylky než světelný zdroj s pětistupňovou McAdamovou elipsou. Zvláštní pozornost je třeba věnovat tomu, aby byl barevný rozdíl malý, zejména v osvětlovacích aplikacích, kde světelné zdroje nejsou daleko od sebe a mohou být viditelné současně.

Specifikovaná teplota okolí svítidla

Výkon svítidla může být ovlivněn okolní teplotou. Jmenovitá teplota okolí Ta je maximální teplota, při které může být svítidlo trvale provozováno za normálních provozních podmínek (během provozu může krátkodobě překročit 10 K). Pokud je Ta = 25 °C, nevyžaduje se žádná zvláštní deklarace svítidla; jiné hodnoty jmenovité teploty okolí je třeba deklarovat. Aby se prokázalo, že svítidlo je schopno normálního provozu při zvýšených teplotách po delší dobu, zavádí norma 62722-2-1 parametr Tq. Teplota Tq (kvalita) udává maximální jmenovitou teplotu okolí, která je přípustná při stanovené úrovni výkonu (včetně očekávané životnosti, světelných vlastností). Například svítidlo ZGSM může po delší dobu normálně pracovat při teplotě 50 °C, proto je jeho jmenovitá Tq = 50 °C.

Normy pro životnost LED žárovek a svítilen

Životnost svítidla LED není definována pouze náhlým bodem poruchy. Ve skutečnosti většina svítidel během určité provozní doby zcela neselže, ale jejich jas se v průběhu času snižuje (tj. světelný výkon klesá), což se označuje jako postupný úbytek světelného výkonu. Životnost LED svítidla je tedy v podstatě omezena poklesem světelného toku pod předem definovanou minimální úroveň “x[%]” a náhlým selháním. Selhání řídicího zařízení LED se zde neuvažuje. Kromě úbytku LED diod může být snížení nebo úbytek světelného toku způsoben také selháním jednotlivých LED diod nebo modulů LED. Kritéria životnosti svítidel jsou podrobně popsána v normách IEC 62717 a IEC 62722.

shrnout

Doufáme, že díky tomuto článku budete mít určité povědomí o požadavcích na výkon LED svítidel. Mezi tyto výkonnostní požadavky patří výkon, světelný tok, světelná účinnost, rozložení světla, teplota barev, index podání barev, tolerance barev, životnost (míra udržení světelného toku) a další (faktor udržení světla a náhlá porucha). Tyto parametry jsou klíčovými body, na které je třeba se v projektu osvětlení zaměřit a které souvisejí s tím, zda projekt splňuje požadavky, včetně energetické účinnosti, osvětlenosti a běžné údržby. Tento článek je pouze stručným úvodem, pro hlubší pochopení si přečtěte příslušný obsah na internetu.

Související produkty